CN201793400U - 一种水处理装置 - Google Patents

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翁方龙
姜立雪
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Abstract

本实用新型涉及一种水处理装置,包括第一筒体(12)、冷凝水收集装置(9)、n个第二筒体(13)、n个再热器(11)和换热器(5),第一筒体中设有冷凝器(3),每一个第二筒体(13)内均设有喷淋装置(8)和填料(7);待处理的水依次流经冷凝器(3)和第n个再热器(11)后,分别导入所述换热器(5)和第1至第n-1个再热器(11)中,然后分别被导入所述第1至第n个第二筒体中的所述喷淋装置(8),被喷淋至各所述第二筒体中的填料(7)表面,第1至第n个再热器(11)中流出的水蒸气汇合后被引导至所述冷凝器与待处理的水进行热交换被凝结为冷凝水,本实用新型提出一种不受结垢影响、蒸发温度高的水处理装置。

Description

一种水处理装置
技术领域
本实用新型涉及一种水处理装置,特别是涉及一种海水淡化装置。
背景技术
水资源短缺已成为21世纪人类面临的重大问题。我国水资源形势更加不容乐观,作为世界上13个贫水国之一,人均水资源年占有量只相当于世界平均值的1/4,缺水城市占全国城市的2/3。中国工程院2000年7月提出的《21世纪中国可持续发展水资源战略研究》报告指出,到2010年中国的缺水量将达到1000亿立方米,至2030年,缺水量仍将高于这一数值。发展海水淡化事业,向海洋索取淡水已经成为世界各国的共同发展趋势。我国很多渔船、军舰和岛屿上自产淡水的需求也十分迫切,因此小型高效的海水淡化装置也拥有应用前景广阔的市场领域。
目前海水淡化技术以蒸馏法为主导,蒸馏淡化过程中由热源加热海水使其沸腾蒸发,然后凝结成淡水,该过程除各种水泵电机需要电力外,还需有热源,常用的热源有蒸汽、热水、太阳能、地热水和废热气等。
目前应用最广泛的蒸馏技术有多级闪蒸(MSF)、多效蒸馏(MED)等。多级闪蒸蒸馏法海水淡化技术能耗较高,并且结垢和腐蚀问题严重。低温多效蒸馏法海水淡化技术近年来发展较快,较成熟的多效蒸馏系统都使用降膜蒸发的方法,主要采用圆管降膜蒸发或是大平板降膜蒸发的形式,但是其系统耗材量大,体积较大,初投资高,而且对热源有一定要求,一般要求其最高蒸发温度不超过70℃,否则结垢问题严重,影响系统性能。
发明内容
针对上述问题,本实用新型的目的是提出一种不受结垢影响、蒸发温度高的水处理装置和方法。
为实现上述目的,本实用新型采取以下技术方案:
一种水处理装置,包括筒体、冷凝器、冷凝水收集装置、换热器、喷淋装置和填料,所述冷凝器、喷淋装置和填料设置在所述筒体中,待处理的水被引入所述换热器中与热源换热,然后通过所述喷淋装置喷淋至所述填料表面部分蒸发为水蒸气,未蒸发的水流至筒体底部,所述水蒸气被引导至所述冷凝器与冷却水进行热交换被凝结为冷凝水。
所述热源为太阳能、地热能、风能、工业余热、直燃热水和烟气中的一种。
所述冷凝器和/或换热器可以是板翅式、翅片管式、可拆板式、整体板式、列管管壳式散热器中的一种。
所述冷凝器可包括风机。
所述填料可以是格栅填料、波纹填料、脉冲填料、拉西环填料、鲍尔环填料、阶梯环填料、胡鞍填料、矩鞍填料、金属环矩鞍填料或球形填料中的一种或多种。
所述筒体可以是立式或卧式。
所述筒体的布置方式可以为多筒,在多筒布置方式中,可以采用多级或多效形式,在多级或多效形式中,还可进一步采用串联或者并联形式。
所述筒体采用负压,以利于高温状态下的待处理的水蒸发。
在以上技术方案中,由于其蒸发过程采用换热器和填料分离的方式,前者进行传热,后者进行传质,即待处理的水在换热器中吸收热量,然后经喷淋装置喷淋后在比表面积很大的填料表面进行蒸发,填料处于负压筒体中。由于传热传质分离,可以充分发挥填料比表面积大的特点提高蒸发效率,同时填料表面的微小特殊结构也有利于过热的水进行核态沸腾;此外,由于传热传质分离,可以使用各种紧凑式换热器提高换热效率,减小系统体积;强化冷凝换热,冷凝器采用多翅片紧凑式换热器,辅以风机进行强迫对流,提高换热效率,减小系统体积。
本实用新型由于采取以上技术方案,其具有以下优点:
1、克服传统系统高温下易结垢的问题。传统海水淡化系统结垢主要原因是传热传质同时进行时,海水蒸发时盐分会逐渐聚集在蒸发表面,高温下尤为严重。而本系统采用传热传质分离的形式,利用规整填料单独进行蒸发,盐分的沉积主要在填料表面,这不会影响循环流动及系统换热性能。
2、蒸发、冷凝效率高,系统体积小,结构紧凑。上述所述系统采用的填料比表面积大,其表面的微小结构会成为较高温度下海水核态沸腾的汽化核心,进一步提高蒸发效率。冷凝器可采用多翅片紧凑式换热器,提高冷凝效率,进一步减小系统体积。
3、本实用新型在冷凝时使蒸气在多翅片紧凑式换热器表面进行强迫对流换热,强化换热效率,有利于提高单位体积的产水量。
4、本实用新型的热源灵活,可选用包括燃煤、燃气、燃油以及太阳能和电加热所产生的热水,同时也可使用工业中各种锅炉、加热炉、燃烧炉、冶炼炉、煤气炉、热力装置产生的烟气余热。
本实用新型的水处理装置不仅可用于海水淡化,同样也可用于污水和苦咸水的处理,从污水或苦咸水中提取清洁、卫生的蒸馏水,实现水资源的再回收利用。
附图说明
图1是单桶单效立式水处理装置结构示意图
图2是单桶多级并联立式水处理装置结构示意图
图3是单桶单效卧式水处理装置结构示意图
图4是双桶单效卧式水处理装置结构示意图
图5是多桶多级并联卧式水处理装置结构示意图
图6是多桶多级串联卧式水处理装置结构示意图
图7是多桶多级串联卧式2水处理装置结构示意图
图8多桶多效并联卧式水处理装置结构示意图
图9多桶多效串联卧式水处理装置结构示意图
图10多桶多效串联卧式2水处理装置结构示意图
图11单桶喷淋冷凝单效立式水处理装置结构示意图
具体实施方式
1、一种单桶单效立式水处理装置
如图1所示,包括风机(1、)筒体(2)、冷凝器(3)、冷却水泵(4)、冷凝水收集装置(9)、换热器(5)、喷淋装置(8)、热源水泵(6)和填料(7),所述冷凝器(3)、喷淋装置(8)、和填料(7)从高到低放置在所述筒体(2)中,待处理的水被引入所述换热器(5)中与热源换热,然后通过所述喷淋装置(8)喷淋至所述填料(7)表面部分蒸发为水蒸气,未蒸发的水由筒体底部流出与所述待处理的水混合,然后重新进入所述换热器(5)中与热源换热,所述水蒸气被引导至所述冷凝器(3)与冷却水进行热交换被凝结为冷凝水流入到冷凝水收集装置(9)内,待处理水在被引入换热器(5)之前会有一部分通过排泄后排出。
2、一种单桶多级并联立式水处理装置
如图2所示,与实例1不同之处在于,从上至下依次排列的多组喷淋装置(8)和填料(7),待处理的水被引入所述换热器(5)中与热源换热后,同时分配到所述多组喷淋装置(8)喷淋和填料(7)表面上,多组喷淋水部分蒸发为水蒸气,未蒸发的水流至筒体底部。
3、一种单桶单效卧式水处理装置
如图3所示,与实例1不同之处在于,筒体(2)为卧式,沿筒体(2)长度方向分为两部分,中间由挡液装置(10)隔开,一侧布置喷淋装置(8)和填料(7),另一侧布置冷凝器(3)、风机(1)。
4、一种双桶单效卧式水处理装置
如图4所示,包括第一筒体(12)、第二筒体(13)、冷凝器(3)、冷凝水收集装置(9)、再热器(11)、换热器(5)、喷淋装置(8)和填料(7),所述冷凝器(3)设置在所述第一筒体(12)中,所述喷淋装置(8)和填料(7)设置在所述第二筒体(13)中,待处理的水被引入所述换热器(5)中与热源换热,然后通过所述喷淋装置(8)喷淋至所述填料(7)表面,一部分水蒸发为水蒸气,未蒸发的水则流至所述第二筒体(13)底部,流出后与所述待处理的水混合,然后重新进入所述换热器(5)中与热源换热,所述水蒸气被引导至所述再热器(11)与冷却水进行换热,然后被引导至所述冷凝器(3)与冷却水进行热交换被凝结为冷凝水,流入到冷凝水收集装置(9)内。
5、多桶多级并联卧式水处理装置
如图5所示,包括第一筒体(12)、冷凝水收集装置(9)、3个第二筒体(13)、换热器(5),所述第一筒体中设有冷凝器(3),所述第二筒体(13)内设有喷淋装置(8)和填料(7);待处理的水流经冷凝器(3)后,进入所述换热器(5)与热源换热,从所述换热器(5)中流出的待处理的水分成3路被分别引导至所述3个第二筒体中的喷淋装置(8),在各第二筒体(13)中,待处理的水经喷淋装置(8)喷淋至填料(7)表面,一部分水蒸发为水蒸气,未蒸发的水经筒体底部流出;从第i个第二筒体(13)底部流出的所述未蒸发的水与来自所述冷凝器(3)的待处理的水混合后,重新进入所述换热器(5)与热源换热,从第1个第二筒体底部流出的所述未蒸发的水与来自所述换热器(5)的待处理的水混合重新被导入该第1个第二筒体中的喷淋装置(8),重新喷淋在该第1个第二筒体的填料(7)表面;从各第二筒体的填料(7)表面蒸发出来的所述水蒸气经管道汇合后,被引导至所述冷凝器(3)与待处理的水进行热交换被凝结为冷凝水,流入到冷凝水收集装置(9)内。从其他两个第二筒体未蒸发的水经筒体底部流出后部分排泄出去,部分循环流回喷淋装置(8)和填料(7)。
6、多桶多级串联卧式水处理装置
如图6所示,包括第一筒体(12)、冷凝水收集装置(9)、3个第二筒体(13)、换热器(5),所述第一筒体(12)中设有冷凝器(3),第二筒体(13)内设有喷淋装置(8)和填料(7);待处理的水流经冷凝器(3)后被导入所述换热器(5)与热源换热,然后依次被导入所述3个第二筒体中,在一个所述第二筒体(13)中,来自前一个第二筒体(13)的待处理的水通过喷淋装置(8)喷淋至填料(7)表面,一部分水蒸发为水蒸气,未蒸发的水经筒体底部流出作为进入下一个第二筒体(13)的待处理的水,从最后一个第二筒体(13)底部流出的未蒸发的水与来自所述冷凝器(3)的待处理的水混合后,重新进入所述换热器(5)与热源换热,来自所述冷凝器(3)的待处理的水在进入所述换热器(5)之前分出2条支路,其中的第1条支路连接至第1个第二筒体的底部和所述第2个第二筒体之间的管道,使得从所述第1个第二筒体的底部流出的所述未蒸发的水与来自所述冷凝器的待处理的水混合后再进入所述第2个第二筒体。;从各第二筒体(13)的填料(7)表面蒸发出来的所述水蒸气经管道汇合后被引导至所述冷凝器(3)与待处理的水进行热交换被凝结为冷凝水,流入到冷凝水收集装置(9)内。
7、多桶多级串联卧式2水处理装置
如图7所示,包括第一筒体(12)、冷凝水收集装置(9)、3个第二筒体(13)、换热器(5),所述第一筒体(12)中设有冷凝器(3),第二筒体(13)内设有喷淋装置(8)和填料(7);待处理的水流经冷凝器(3)后被导入所述换热器(5)与热源换热,然后依次被导入所述3个第二筒体中,在一个所述第二筒体(13)中,来自前一个第二筒体(13)的待处理的水通过喷淋装置(8)喷淋至填料(7)表面,一部分水蒸发为水蒸气,未蒸发的水经筒体底部流出作为进入下一个第二筒体(13)的待处理的水,从最后一个第二筒体(13)底部流出的未蒸发的水与来自所述冷凝器(3)的待处理的水混合后,重新进入所述换热器(5)与热源换热,如此循环;从各第二筒体(13)的填料(7)表面蒸发出来的所述水蒸气经管道汇合后被引导至所述冷凝器(3)与待处理的水进行热交换被凝结为冷凝水,流入到冷凝水收集装置(9)内。
8、多桶多效并联卧式水处理装置
如图8所示,包括第一筒体(12)、冷凝水收集装置(9)、3个第二筒体(13)、3个再热器(11)和换热器(5),所述第一筒体中设有冷凝器(3),每一个第二筒体(13)内均设有喷淋装置(8)和填料(7);待处理的水依次流经冷凝器(3)和第3个再热器(11)后,分3路被分别导入所述换热器(5)和第1至第2个再热器(11)中,然后分别被导入所述第1至第2个第二筒体中的所述喷淋装置(8),被喷淋至各所述第二筒体中的填料(7)表面,一部分水蒸发为水蒸气,未蒸发的水分别流至所述各第二筒体底部;所述第1至第2个第二筒体(13)中的水蒸气被分别引导至所述第1至第2个再热器(11)与待处理的水进行换热,从所述第1至第2个再热器(11)中流出的水蒸气汇合后被引导至所述冷凝器(3)与待处理的水进行热交换被凝结为冷凝水,流入到冷凝水收集装置(9)内;从第1至第2个第二筒体(13)底部流出的所述未蒸发的水与待处理的水混合后被分别导入所述换热器(5)和所述第1至第2个再热器(11)中;在所述换热器(5)中,所述待处理的水与热源换热。
9、多桶多效串联卧式水处理装置
如图9所示,包括第一筒体(12)、冷凝水收集装置(9)、3个第二筒体(13)、3个再热器(11)和换热器(5),所述第一筒体中设有冷凝器(3),第二筒体(13)内设有喷淋装置(8)和填料(7);待处理的水依次流经冷凝器(3)和第3个再热器(11)后被导入所述换热器(5)与热源换热,然后被导入第1个第二筒体(13)的喷淋装置(8)喷淋至所述第1个第二筒体(13)的填料(7)表面,一部分水蒸发为水蒸气,未蒸发的水经所述第1个第二筒体(13)的底部流出,然后经第1个再热器之后被导入第2个第二筒体(13)的喷淋装置(8)喷淋至所述第2个第二筒体(13)的填料(7)表面,一部分水蒸发为水蒸气,未蒸发的水经所述第2个第二筒体(13)的底部流出,然后经第2个再热器,以此类推,待处理的水在第3个第二筒体(13)中通过其中的喷淋装置(7)喷淋至其中的填料(7)表面,一部分水蒸发为水蒸气,未蒸发的水经所述第3个第二筒体(13)底部流出,与来自第3个再热器(11)的待处理的水混合后,重新进入所述换热器(5)与热源换热;从第i个所述第二筒体(11)的填料(7)表面蒸发出来的所述水蒸气被导入第i个所述再热器(11)中与流经其中的待处理的水换热,i=1、2、3,然后从各再热器(11)中流出的水蒸气和部分冷凝水汇合后被引导至所述冷凝器(3)与待处理的水进行热交换被凝结为冷凝水,流入到冷凝水收集装置(9)内。
10、多桶多效串联卧式2水处理装置
如图10所示,与实例9不同之处在于,来自所述第3个再热器(11)的待处理的水在进入所述换热器(5)之前分出2条支路,其中的第1条支路连接至所述第3个第二筒体(13)的底部和所述第3个再热器之间的管道,使得从所述第3个第二筒体(13)的底部流出的所述未蒸发的水与来自所述第3个再热器的待处理的水混合后再进入所述换热器(5)。
11、单桶喷淋冷凝单效立式水处理装置
如图11所示,包括筒体(2)、冷凝填料(3)、冷凝喷淋装置、预热器(16)、冷凝水收集装置(9)、换热器(5)、蒸发喷淋装置(8)和蒸发填料(7),所述冷凝填料(3)、冷凝喷淋装置(15)、冷凝水收集装置(9)、蒸发喷淋装置(8)和蒸发填料(7)设置在所述筒体(2)中,待处理的水被引入所述换热器(5)中与热源换热,然后通过所述蒸发喷淋装置(8)喷淋至所述蒸发填料(7)表面,一部分水蒸发为水蒸气,未蒸发的水流至筒体底部,所述水蒸气被引导至所述冷凝填料被凝结为冷凝水,所述冷凝水被冷凝水收集装置(9)收集后,其中的一部分被引入所述预热器(16)中,用于预热所述待处理的水,所述冷凝水从所述预热器(16)中流出后被引导至所述冷凝喷淋装置(15)喷淋至所述冷凝填料表面。
本实用新型仅以上述实施例进行说明,各部件的结构、设置位置、及其连接都是可以有所变化的,在本实用新型技术方案的基础上,凡根据本实用新型原理对个别部件进行的改进和等同变换,均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种水处理装置,包括筒体(2)、冷凝器(3)、冷凝水收集装置(9)、换热器(5)、喷淋装置(8)和填料(7),所述冷凝器(3)、喷淋装置(8)、和填料(7)设置在所述筒体(2)中,待处理的水被引入所述换热器(5)中与热源换热,然后通过所述喷淋装置(8)喷淋至所述填料(7)表面部分蒸发为水蒸气,未蒸发的水流至筒体底部,所述水蒸气被引导至所述冷凝器(3)与冷却水进行热交换被凝结为冷凝水,所述筒体内为负压。
2.如权利要求1所述的水处理装置,其特征在于,所述待处理的水在进入所述换热器(5)之前被用作所述冷凝器(3)的冷却水,所述未蒸发的水由筒体底部流出之后,其一部分被排走,一部分重新进入所述换热器(5)中与热源换热。
3.如权利要求1所述的水处理装置,其特征在于,所述筒体(2)为立式,所述冷凝器(3)、冷凝水收集装置(9)、喷淋装置(8)和填料(7)从上至下依次布置在所述筒体(2)内,从上至下依次排列的1组或多组喷淋装置(8)和填料(7)。
4.如权利要求1所述的水处理装置,其特征在于,所述筒体(2)为卧式,沿筒体(2)长度方向分为两部分,中间由挡液装置(10)隔开,一侧布置喷淋装置(8)和填料(7),另一侧布置冷凝器(3)。
5.一种水处理装置,包括筒体(2)、冷凝填料(3)、冷凝喷淋装置、预热器(16)、冷凝水收集装置(9)、换热器(5)、蒸发喷淋装置(8)和蒸发填料(7),所述冷凝填料(3)、冷凝喷淋装置(15)、冷凝水收集装置(9)、蒸发喷淋装置(8)和蒸发填料(7)设置在所述筒体(2)中,待处理的水被引入所述换热器(5)中与热源换热,然后通过所述蒸发喷淋装置(8)喷淋至所述蒸发填料(7)表面,一部分水蒸发为水蒸气,未蒸发的水流至筒体底部,所述水蒸气被引导至所述冷凝填料被凝结为冷凝水,所述冷凝水被冷凝水收集装置(9)收集后,其中的一部分被引入所述预热器(16)中,用于预热所述待处理的水,所述冷凝水从所述预热器(16)中流出后被引导至所述冷凝喷淋装置(15)喷淋至所述冷凝填料表面。
6.一种水处理装置,包括第一筒体(12)、第二筒体(13)、冷凝器(3)、冷凝水收集装置(9)、再热器(11)、换热器(5)、喷淋装置(8)和填料(7),所述冷凝器(3)设置在所述第一筒体(12)中,所述喷淋装置(8)和填料(7)设置在所述第二筒体(13)中,待处理的水被引入所述换热器(5)中与热源换热,然后通过所述喷淋装置(8)喷淋至所述填料(7)表面,一部分水蒸发为水蒸气,未蒸发的水则流至所述第二筒体(13)底部,所述水蒸气被引导至所述再热器(11)与冷却水进行换热,然后被引导至所述冷凝器(3)与冷却水进行热交换被凝结为 冷凝水。
7.一种水处理装置,包括第一筒体(12)、冷凝水收集装置(9)、n个第二筒体(13)、n个再热器(11)和换热器(5),所述第一筒体中设有冷凝器(3),每一个第二筒体(13)内均设有喷淋装置(8)和填料(7);待处理的水依次流经冷凝器(3)和第n个再热器(11)后,分n路被分别导入所述换热器(5)和第1至第n-1个再热器(11)中,然后分别被导入所述第1至第n个第二筒体中的所述喷淋装置(8),被喷淋至各所述第二筒体中的填料(7)表面,一部分水蒸发为水蒸气,未蒸发的水分别流至所述各第二筒体底部;所述第1至第n个第二筒体(13)中的水蒸气被分别引导至所述第1至第n个再热器(11)与待处理的水进行换热,从所述第1至第n个再热器(11)中流出的水蒸气汇合后被引导至所述冷凝器(3)与待处理的水进行热交换被凝结为冷凝水;从第1至第n个第二筒体(13)底部流出的所述未蒸发的水与待处理的水混合后被分别导入所述换热器(5)和所述第1至第n-1个再热器(11)中;在所述换热器(5)中,所述待处理的水与热源换热。
8.一种水处理装置,包括第一筒体(12)、冷凝水收集装置(9)、n个第二筒体(13)、n个再热器(11)和换热器(5),所述第一筒体中设有冷凝器(3),第二筒体(13)内设有喷淋装置(8)和填料(7);待处理的水依次流经冷凝器(3)和第n个再热器(11)后被导入所述换热器(5)与热源换热,然后被导入第1个第二筒体(13)的喷淋装置(8)喷淋至所述第1个第二筒体(13)的填料(7)表面,一部分水蒸发为水蒸气,未蒸发的水经所述第1个第二筒体(13)的底部流出,然后经第1个再热器之后被导入第2个第二筒体(13)的喷淋装置(8)喷淋至所述第2个第二筒体(13)的填料(7)表面,一部分水蒸发为水蒸气,未蒸发的水经所述第2个第二筒体(13)的底部流出,然后经第2个再热器……,以此类推,直至第n-1个再热器(11)和第n个第二筒体(13),待处理的水在第n个第二筒体(13)中通过其中的喷淋装置(7)喷淋至其中的填料(7)表面,一部分水蒸发为水蒸气,未蒸发的水经所述第n个第二筒体(13)底部流出,与来自第n个再热器(11)的待处理的水混合后,重新进入所述换热器(5)与热源换热;从第i个所述第二筒体(11)的填料(7)表面蒸发出来的所述水蒸气被导入第i个所述再热器(11)中与流经其中的待处理的水换热,然后从各再热器(11)中流出的水蒸气和部分冷凝水汇合后被引导至所述冷凝器(3)与待处理的水进行热交换被凝结为冷凝水,其中i=1、2、…、n-1。
9.如权利要求8所述的水处理装置,其特征在于,来自所述第n个再热器(11)的待处理的水在进入所述换热器(5)之前分出n-1条支路,其中的第i条支路连接至所述第i个第二筒体(13)的底部和所述第i个再热器之间的管道,使得从所述第i个第二筒体(13)的底部流出的所述未蒸发的水与来自所述第n个再热器的待处理的水混合后再进入所述换热器(5),其中i=1、2、…、n-1。
10.一种水处理装置,包括第一筒体(12)、冷凝水收集装置(9)、n个第二筒体(13)、换热器(5),所述第一筒体(12)中设有冷凝器(3),所述第二筒体(13)内设有喷淋装置(8)和填料(7);待处理的水流经冷凝器(3)后,进入所述换热器(5)与热源换热,从所述换热器(5)中流出的待处理的水分成n路被分别引导至所述n个第二筒体中的喷淋装置(8),在各第二筒体(13)中,待处理的水经喷淋装置(8)喷淋至填料(7)表面,一部分水蒸发为水蒸气,未蒸发的水经筒体底部流出;从第i个第二筒体(13)底部流出的所述未蒸发的水与来自所述冷凝器(3)的待处理的水混合后,重新进入所述换热器(5)与热源换热,从第i个第二筒体底部流出的所述未蒸发的水与来自所述换热器(5)的待处理的水混合重新被导入该第i个第二筒体中的喷淋装置(8),重新喷淋在该第i个第二筒体的填料(7)表面,其中i=2、3、…、n;从各第二筒体的填料(7)表面蒸发出来的所述水蒸气经管道汇合后,被引导至所述冷凝器(3)与待处理的水进行热交换被凝结为冷凝水。 
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